Геннадий Головкин родился 8 апреля 1982 года в Караганде — главном угледобывающем городе Казахстана. Будущий чемпион мира происходил из обычной рабочей семьи. Его отец Геннадий, русский по-национальности, работал шахтером и скончался в 2014 году. Мать Елизавета, по-национальности кореянка, трудилась ассистенткой в лаборатории по изучению природных ископаемых. Дедушка Головкина носил фамилию Пак и незадолго перед началом Великой Отечественной войны попал под депортацию корейцев в Среднюю Азию.

Свой первый официальный бой Геннадий провел в возрасте 11 лет на областных соревнованиях, которые впоследствии выиграл. В 14 лет Головкин начал любительскую карьеру. В 18 лет талантливый боксер попал в сборную Казахстана для участия в юниорском чемпионате мира в Будапеште, где завоевал свой первый международный титул, став чемпионом в полусреднем весе.

За следующие пару лет Головкин завоевал золото Азиатских и Восточноазиатских игр, а также помог сборной Казахстана выиграть серебро командного Кубка мира, который принимала Астана. Звездным часом Головкина стал чемпионат мира в Бангкоке, на котором он катком прошелся по всем своим соперникам. После досрочной победы в финале над украинцем Олегом Машкиным комментатор боя на «НТВ Плюс Спорт», сказал: «Геннадий Головкин, запомните это имя! Оно нам еще понадобится». И он был на 100 процентов прав.

Головкин без особых проблем прошел олимпийскую квалификацию, выиграв чемпионат Азии. Перед Олимпиадой 2004 года в Афинах Геннадию пришлось сменить категорию и подняться из полусреднего веса (до 69 кг) в средний (до 75 кг), чтобы Казахстан мог претендовать сразу на две золотые медали. В итоге заменивший его в среднем весе Бахтияр Артаев стал олимпийским чемпионом, а Головкин остался без олимпийского золота.

В финале Олимпиады ему противостоял россиянин Гайдарбек Гайдарбеков — серебряный призер Игр в Сиднее. Бой был достаточно близким, но в итоговый результат вмешалось судейство. Более опытному россиянину позволялось применять в клинче приемы из борьбы, а удары Головкина зачастую просто игнорировались, что привело к большой разнице в итоговом счете — 18:28, который едва ли отражает ход того поединка. Сам Головкин искренне верит, что на Играх в Афинах имело место предварительное распределение медалей, и Казахстану выделили лишь одно олимпийское золото.

После Олимпиады Головкин взял восьмимесячный перерыв, по окончании которого вернулся на любительский ринг, но это возвращение получилось смазанным. Головкин потерпел два поражения. Вместе со сборной Казахстана он выиграл бронзу командного Кубка мира, но затем провально выступил на чемпионате мира в Китае, где выбыр из борьбы уже в ⅛ финала. После этого боя Головкин окончательно решил уйти в профессионалы, разочаровавшись в реалиях любительского бокса.

Официальный рекорд любительской карьеры Головкина — 345 побед при пяти поражениях. По другой информации, у GGG в любителях было восемь поражений.

В мае 2006 года дебютировал на профессиональном ринге. Первые восемь поединков Головкин выиграл досрочно. К концу 2009 года на счету Головкина было уже 18 побед (15 — нокаутом) и статус одного из главных проспектов в профессиональном боксе.

В 2010 году Головкин подписал контракт с промоутерской компанией братьев Кличко K2 Promotions. Его первый боем под крылом новой организации стал поединок за звание временного чемпиона мира по версии WBA против колумбийца Милтона Нуньеса. Оппонент был отправлен Головкиным в нокаут уже на 58-й секунде. Казахстанский боксер провел четыре успешные защиты титула, попутно завоевав вакантный титул чемпиона IBO. В сентябре 2012 года Головкин провел свой первый бой в США, в котором в пятом раунде отправил в нокаут поляка Гжегожа Проксу.

Следующий год стал одним из самых прорывных в карьере Головкина. С этого момента в его жизни начали появляться и значимые гонорары. Так, за бой против Габриэля Росадо Головкин получил 350 тыс. долларов. Это был его первый бой на знаменитой арене Madison Square Garden в Нью-Йорке. Затем Головкин провел свой первый бой в Монако, где отправил японца Нобухиро Исиду в его первый в карьере нокаут.

В 2016 году Головкин провел два поединка против не знавших ранее поражений боксеров — американца Доминика Уэйда и британца Келла Брука. Уэйд был отправлен в нокаут уже во втором раунде, а Бруку Головкин в пятом раунде сломал глазницу. После этого боя Головкин попал в Книгу рекордов Гиннесса как чемпион мира в среднем весе с самым высоким процентом нокаутов — 91,67%. Кроме того, в коллекции Головкина оказался чемпионский пояс по версии WBC, от которого отказался мексиканский боксер Сауль Альварес по прозвищу «Канело». Этот шаг был предпринят на фоне переговоров об их очном поединке, но Альварес так и не подписал контракт на поединок с Головкиным в установленные WBC сроки.

В итоге соглашение было достигнуто в начале 2017 года, а сам бой был запланирован на сентябрь. Поединок с Альваресом стал первым супербоем в карьере Головкина. Казахстанец на протяжении всего поединка боксировал первым номером, уверенно владел территорией, создавая проблемы Канело и заставляя его уходить в глухую защиту. Во второй половине поединка мексиканец включился в более жесткую серийную работу и постепенно выровнял ход боя.

В декабре 2020 года Головкин провел рекордную, 21-ю защиту чемпионских поясов в поединке с поляком Камилом Шереметой. Таким образом Геннадий Головкин побил рекорд легендарного боксера Бернарда Хопкинса по числу победных боев в статусе чемпиона мира в среднем весе.

Спустя почти полтора года перерыва Головкин встретился с японцем Ретой Муратой, поединок с которым стал прологом к третьему бою с Канело. Бой проходил в Японии на следующий день после 40-го дня рождения Головкина. Поединок показал серьезные проблемы в технике казахстанского чемпиона — он двигался заметно медленнее себя привычного и пропускал неожиданно много ударов по корпусу. Несмотря на проблемы, Головкин смог перехватить инициативу ближе к середине поединка, и в девятом раунде угол Мураты выбросил полотенце.

Через пять месяцев настал момент для третьего боя с Канело. За четыре года, прошедших с их последней встречи, Альварес перешел во второй средний вес, провел семь боев, стал чемпионом мира в четырех весовых категориях, а затем добрал звание абсолютного чемпиона мира. Последним оппонентом Канело перед боем с Головкиным стал российский боксер Дмитрий Бивол, который нанес Альваресу первое поражение за последние девять лет.

Но даже неожиданное поражение Альвареса в бою с Биволом едва ли оставляло шансы Головкину на успех в третьем бое с Канело. С момента их последней встречи прошло четыре года — 32-летний Альварес выходил на пик карьеры, в то время как 40-летний Головкин от него стремительно отдалялся. Мексиканцу достаточно было выступить на своем уровне, чтобы поставить точку в трилогии, что собственно он и сделал. Судьи единогласно присудили победу Альваресу, Головкин с этим решением согласился.

К июню 2023 года Головкин отказался от всех титулов чемпиона мира, избавив себя от необходимости участвовать в новых поединках.